JPH0433380A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH0433380A JPH0433380A JP2138451A JP13845190A JPH0433380A JP H0433380 A JPH0433380 A JP H0433380A JP 2138451 A JP2138451 A JP 2138451A JP 13845190 A JP13845190 A JP 13845190A JP H0433380 A JPH0433380 A JP H0433380A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active layer
- ridge
- layer
- quantum well
- sio2
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 24
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 12
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 12
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 2
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 abstract 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
技術分野
この発明は半導体レーザおよび発光ダイオードを含む半
導体発光素子に関し、とくにリッジ型の端面出射半導体
発光素子に関する。
導体発光素子に関し、とくにリッジ型の端面出射半導体
発光素子に関する。
従来技術とその問題点
埋込み型半導体レーザは、低しきい値電流化が可能で、
しかも実屈折率導波であるため、活性層に平行な方向の
遠視野像が広くなる。このため垂直方向のＦ Ｆ Ｐ
（Ｆｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｌｅｒｎ ）とのアスペ
クト比が小さくなり真円に近い広がり角をもつようにな
り、使用にさいしてビーム整形プリズムなどを挿入する
必要がなくなる等のメリットがある。このような埋込み
レーザの代表としてはＢＨ（Ｂｕｒｒｉｅｄ Ｈｅｔｅ
ｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ） レーザ）（Ｊ。
しかも実屈折率導波であるため、活性層に平行な方向の
遠視野像が広くなる。このため垂直方向のＦ Ｆ Ｐ
（Ｆｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｌｅｒｎ ）とのアスペ
クト比が小さくなり真円に近い広がり角をもつようにな
り、使用にさいしてビーム整形プリズムなどを挿入する
必要がなくなる等のメリットがある。このような埋込み
レーザの代表としてはＢＨ（Ｂｕｒｒｉｅｄ Ｈｅｔｅ
ｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ） レーザ）（Ｊ。
Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ４５４８９９ （１９７４）
参照）が知られている。しかしながら、このような従来
のＢＨレーザにあってはメサ構造となっているため活性
層と埋込み再成長層との界面に欠陥が導入されたり、ス
トレスがかかったりして素子の高信頼化には問題かあっ
た。また結晶成長が２回必要でプロセスが長いという問
題もあった。
参照）が知られている。しかしながら、このような従来
のＢＨレーザにあってはメサ構造となっているため活性
層と埋込み再成長層との界面に欠陥が導入されたり、ス
トレスがかかったりして素子の高信頼化には問題かあっ
た。また結晶成長が２回必要でプロセスが長いという問
題もあった。
発明の概要
発明の目的
この発明は信頼性が高くしかも作製プロセスが簡便な半
導体発光素子を提供することを目的とする。
導体発光素子を提供することを目的とする。
発明の構成９作用および効果
この発明による半導体発光素子は、活性層が多重量子井
戸構造であり、活性層上部にある成長層の両側部か中央
にリッジ部を残して活性層の真上近くまで除去されてお
り、この除去された部分にＳｉｎ、が堆積され、リッジ
部真下の多重量子井戸活性層部分を残して、その両側の
ＳｉＯ２に近い多重量子井戸活性層部分が無秩序化され
ていることを特徴とする。
戸構造であり、活性層上部にある成長層の両側部か中央
にリッジ部を残して活性層の真上近くまで除去されてお
り、この除去された部分にＳｉｎ、が堆積され、リッジ
部真下の多重量子井戸活性層部分を残して、その両側の
ＳｉＯ２に近い多重量子井戸活性層部分が無秩序化され
ていることを特徴とする。
この発明による半導体発光素子の製造方法は。
基板上に多重量子井戸構造の活性層を含む成長層を形成
し、活性層上部にある成長層の両側部を中央部にリッジ
部を残して活性層の真上近くまでエツチングにより除去
し、少なくとも二〇二１．チングにより除去した部分に
Ｓ ｉ Ｏ２を堆積し、急速熱処理を行なうことにより
、リッジ部真下の多重量子井戸活性層部分を残して、そ
の両側のＳｉＯ２に近い多重量子井戸活性層部分を無秩
序化することを特徴とする。
し、活性層上部にある成長層の両側部を中央部にリッジ
部を残して活性層の真上近くまでエツチングにより除去
し、少なくとも二〇二１．チングにより除去した部分に
Ｓ ｉ Ｏ２を堆積し、急速熱処理を行なうことにより
、リッジ部真下の多重量子井戸活性層部分を残して、そ
の両側のＳｉＯ２に近い多重量子井戸活性層部分を無秩
序化することを特徴とする。
この発明によれば、活性層両側の埋込み層をＳｉＯ２で
キャップした多重量子井戸の急速熱処理による無秩序化
により形成しているので、１回の結晶成長で実屈折率導
波のレーザを作成することができる。そして埋込み層形
成のための結晶再成長の過程を省くことができるととも
にそれに伴なう欠陥の導入を避けることもできる。また
不純物導入による無秩序化と異なり、自由キャリア吸収
などの心配もなく、低損失な先導波路が形成され、レー
ザ特性の向上が期待できる。
キャップした多重量子井戸の急速熱処理による無秩序化
により形成しているので、１回の結晶成長で実屈折率導
波のレーザを作成することができる。そして埋込み層形
成のための結晶再成長の過程を省くことができるととも
にそれに伴なう欠陥の導入を避けることもできる。また
不純物導入による無秩序化と異なり、自由キャリア吸収
などの心配もなく、低損失な先導波路が形成され、レー
ザ特性の向上が期待できる。
実施例の説明
第１図はこの発明の実施例を示し、半導体レーザの構造
を示している。この半導体レーザの詳しい構造はその製
造方法の説明において明らかになるので、ここではこの
発明の要点を中心に説明する。
を示している。この半導体レーザの詳しい構造はその製
造方法の説明において明らかになるので、ここではこの
発明の要点を中心に説明する。
活性層１３はＧａＡｓ ／Ａ、９ｏ、ａＧａｏ、７Ａｓ
（４ＯＡ／４０Ａ） ５ベアからなるＭＱＷ （多重
量子井戸；Ｍｕｌｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構
造である。活性層１３の両側の埋込み層１．３ａはＳｉ
Ｏ２キヤツプによる急速熱処理によりｋｉ Ｑ Ｗ構造
を無秩序化することにより形成されている（ Ｓ ｉ
０２近傍にあるＭＱＷ構造の無秩序化についてはＡｐｐ
ｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ５６（Ｊ、９９０）
１９を参照）。無秩序化された超格子（埋込み層１３ａ
）の屈折率をｎｏとし、無秩序化されない超格子（活性
層１３）の屈折率をｎ とするＭＱＷ と、ＴＥモードについては ｎ＞ｎ （ｎ −ｎ −２〜４ Ｘ １０−
１０−３） Ｄ ＭＱＷ Ｄ という関係が成り立つ。すなわち、ＴＥモードについて
は横方向にも屈折率差ができ埋込み構造となる。
（４ＯＡ／４０Ａ） ５ベアからなるＭＱＷ （多重
量子井戸；Ｍｕｌｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構
造である。活性層１３の両側の埋込み層１．３ａはＳｉ
Ｏ２キヤツプによる急速熱処理によりｋｉ Ｑ Ｗ構造
を無秩序化することにより形成されている（ Ｓ ｉ
０２近傍にあるＭＱＷ構造の無秩序化についてはＡｐｐ
ｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ５６（Ｊ、９９０）
１９を参照）。無秩序化された超格子（埋込み層１３ａ
）の屈折率をｎｏとし、無秩序化されない超格子（活性
層１３）の屈折率をｎ とするＭＱＷ と、ＴＥモードについては ｎ＞ｎ （ｎ −ｎ −２〜４ Ｘ １０−
１０−３） Ｄ ＭＱＷ Ｄ という関係が成り立つ。すなわち、ＴＥモードについて
は横方向にも屈折率差ができ埋込み構造となる。
また量子井戸構造の半導体レーザではＴＥモードで発振
することが知られており、上記屈折率の関係でレーザ発
振を得ることができる。
することが知られており、上記屈折率の関係でレーザ発
振を得ることができる。
さらにＳ ｉ Ｏ２キヤツプを用いた急速熱処理による
無秩序化はＺｎ拡散による無秩序化とは異なり、不純物
を導入しないため、不純物による自由キャリア吸収がな
く、低損失な光導波路を形成することができる。
無秩序化はＺｎ拡散による無秩序化とは異なり、不純物
を導入しないため、不純物による自由キャリア吸収がな
く、低損失な光導波路を形成することができる。
次に第２図を参照してこの半導体レーザの製造方法につ
いて説明する。
いて説明する。
ｎ ＧａＡｓ基板１１上に、 ｎ −ＡｇＧａＡｓ
下部クラッド層１２．ＭＱＷ活性層１３． ｐ −Ａ
Ｄ ＧａＡｓ上部クラッド層１４およびｐ −ＧａＡｓ
キャップ層１５を順次形成し、中央部にリッジ部を残し
てその周囲のキャップ層１５および上部クラッド層１４
を活性層１３に近い位置までエツチングする（第２図（
Ａ））。
下部クラッド層１２．ＭＱＷ活性層１３． ｐ −Ａ
Ｄ ＧａＡｓ上部クラッド層１４およびｐ −ＧａＡｓ
キャップ層１５を順次形成し、中央部にリッジ部を残し
てその周囲のキャップ層１５および上部クラッド層１４
を活性層１３に近い位置までエツチングする（第２図（
Ａ））。
急速加熱により無秩序化されるＭＱＷの領域はＳｉＯ２
膜から近い領域のみであるから、無秩序化じたい領域は
活性層直上までエツチングする必要がある。幅約１０μ
ｍのストライブ・マスクを用いリッジ・エツチングを行
ない、リッジの両側において上部クラッド層１４を約０
．１μｍの厚さ残すようにする。
膜から近い領域のみであるから、無秩序化じたい領域は
活性層直上までエツチングする必要がある。幅約１０μ
ｍのストライブ・マスクを用いリッジ・エツチングを行
ない、リッジの両側において上部クラッド層１４を約０
．１μｍの厚さ残すようにする。
次に、エツチングされた上部クラッド層１４上およびリ
ッジ部上に、 ＣＶ Ｄ （Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｒＤｅｐｏｓｊｔｉｏｎ）法により５１０２１Ｂを
２０００Ａ堆積する（第２図（Ｂ））。
ッジ部上に、 ＣＶ Ｄ （Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｒＤｅｐｏｓｊｔｉｏｎ）法により５１０２１Ｂを
２０００Ａ堆積する（第２図（Ｂ））。
その後、水素雰囲気中で９５０℃、 ３０ ｓｅｃの急
速アニールを行なう（第２図（Ｃ）） これによりリ
ッジ部真下を除くエツチングされた位置に近い（すなわ
ち５ｉＯ２１Ｂに近い）のＭＱＷ活性層の部分は無秩序
化される。無秩序化された部分が埋込み層１３ａとなる
。無秩序化は横方向にも進行するため、無秩序化されず
に残った活性領域１３はリッジ部の幅よりも狭くなり、
５μｍ以下となる。
速アニールを行なう（第２図（Ｃ）） これによりリ
ッジ部真下を除くエツチングされた位置に近い（すなわ
ち５ｉＯ２１Ｂに近い）のＭＱＷ活性層の部分は無秩序
化される。無秩序化された部分が埋込み層１３ａとなる
。無秩序化は横方向にも進行するため、無秩序化されず
に残った活性領域１３はリッジ部の幅よりも狭くなり、
５μｍ以下となる。
リッジ頂上部のＳｉＯ２を除去しく第２図（Ｄ） ）
。
。
最後に素子の上下面にＣｒ／Ａｕ電極１７およびＡｕＧ
ｅＮｉ／Ａｕ電極１８を蒸着しく第２図（Ｅ） ） 。
ｅＮｉ／Ａｕ電極１８を蒸着しく第２図（Ｅ） ） 。
シンクしてウェハ・プロセスは終了する。
この半導体レーザでは電流の狭窄はリッジにより行なわ
れ、光の閉じ込めは無秩序化により形成された埋込み層
１３ａにより行なわれるため、低しきい値のレーザ発振
動作か可能である。また製造プロセスにおいてリッジ幅
を制御することにより、無秩序化されない活性領域の幅
を制御することができる。活性領域の幅を２μｍ程度と
すると活性層に平行な方向の遠視野像は大きくなりビー
ムの広がりが等法的な（アスペクト比の小さい）ビーム
が得られる。さらに、再成長界面がないため高信頼性が
期待できる。
れ、光の閉じ込めは無秩序化により形成された埋込み層
１３ａにより行なわれるため、低しきい値のレーザ発振
動作か可能である。また製造プロセスにおいてリッジ幅
を制御することにより、無秩序化されない活性領域の幅
を制御することができる。活性領域の幅を２μｍ程度と
すると活性層に平行な方向の遠視野像は大きくなりビー
ムの広がりが等法的な（アスペクト比の小さい）ビーム
が得られる。さらに、再成長界面がないため高信頼性が
期待できる。
第１図はこの発明の実施例における半導体レーザの構造
を示す断面図、第２図（Ａ）〜（Ｅ）は半導体レーザの
製造プロセスを示すものである。 １３・・・多重量子井戸活性層。 １３ａ・・・多重量子井戸の無秩序化 により形成された埋込み層。 １６・・・ＳｉＯ２ 。 以 上
を示す断面図、第２図（Ａ）〜（Ｅ）は半導体レーザの
製造プロセスを示すものである。 １３・・・多重量子井戸活性層。 １３ａ・・・多重量子井戸の無秩序化 により形成された埋込み層。 １６・・・ＳｉＯ２ 。 以 上
Claims (2)
- （１）活性層が多重量子井戸構造であり、活性層上部に
ある成長層の両側部が中央にリッジ部を残して活性層の
真上近くまで除去されており、この除去された部分にＳ
ｉＯ＿２が推積され、リッジ部真下の多重量子井戸活性
層部分を残して、その両側のＳｉＯ＿２に近い多重量子
井戸活性層部分が無秩序化されている半導体発光素子。 - （２）基板上に多重量子井戸構造の活性層を含む成長層
を形成し、 活性層上部にある成長層の両側部を中央部にリッジ部を
残して活性層の真上近くまでエッチングにより除去し、 少なくともこのエッチングにより除去した部分にＳｉＯ
＿２を堆積し、 急速熱処理を行なうことにより、リッジ部真下の多重量
子井戸活性層部分を残して、その両側のＳｉＯ＿２に近
い多重量子井戸活性層部分を無秩序化する、 半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2138451A JPH0433380A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2138451A JPH0433380A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0433380A true JPH0433380A (ja) | 1992-02-04 |
Family
ID=15222320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2138451A Pending JPH0433380A (ja) | 1990-05-30 | 1990-05-30 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0433380A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0689253A1 (fr) * | 1994-06-22 | 1995-12-27 | France Telecom | Procédé de réalisation d'une matrice de composants à puits quantiques de structure verticale commandable électriquement |
| US5960020A (en) * | 1997-02-20 | 1999-09-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser diode including ridge and partially disordered active layer |
| JP2010232371A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体光増幅素子 |
| JP2013219343A (ja) * | 2012-03-14 | 2013-10-24 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 発光ダイオード |
-
1990
- 1990-05-30 JP JP2138451A patent/JPH0433380A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0689253A1 (fr) * | 1994-06-22 | 1995-12-27 | France Telecom | Procédé de réalisation d'une matrice de composants à puits quantiques de structure verticale commandable électriquement |
| FR2721752A1 (fr) * | 1994-06-22 | 1995-12-29 | Yves Nissim | Procédé de réalisation d'une matrice de composants à puits quantiques de structure verticale cmmandable électriquement. |
| US5960020A (en) * | 1997-02-20 | 1999-09-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser diode including ridge and partially disordered active layer |
| JP2010232371A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体光増幅素子 |
| US8547631B2 (en) | 2009-03-26 | 2013-10-01 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor optical amplifier |
| JP2013219343A (ja) * | 2012-03-14 | 2013-10-24 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 発光ダイオード |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2008227551A (ja) | 半導体素子の製造方法および半導体素子 | |
| US5737351A (en) | Semiconductor laser including ridge structure extending between window regions | |
| US6430203B1 (en) | Semiconductor laser device with non-oxidized facet regions | |
| JP2863677B2 (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JPH0433380A (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JPH1174609A (ja) | レーザダイオード及びその製造方法 | |
| US6671301B1 (en) | Semiconductor device and method for producing the same | |
| JPH077232A (ja) | 光半導体装置 | |
| JP2003060319A (ja) | 窒化物系半導体レーザ素子 | |
| JP2629678B2 (ja) | 半導体レーザ装置およびその製造方法 | |
| JPH10326940A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH05211372A (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JPH08204285A (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JP2000252587A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP2000208872A (ja) | 半導体素子及びその製造方法 | |
| JPH05145182A (ja) | 端面窓構造付き半導体レーザ装置の製造方法 | |
| JP3307600B2 (ja) | 半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
| JPH0125238B2 (ja) | ||
| JPH09283838A (ja) | 半導体レーザ装置およびその製造方法 | |
| JP2538613B2 (ja) | 半導体レ―ザ及びその製造方法 | |
| JP2973215B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH04269886A (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| Ikawa et al. | AlGaAs-GaAs buried heterostructure laser with vertically etched facets and wide-bandgap optical windows by in situ C 2 H 5 Cl gas-phase etching and MOCVD regrowth | |
| JP2001144374A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH065969A (ja) | 半導体レーザ装置 |